Чрез подробен геномен анализ на Hypsibius henanensis, наскоро открит вид тиха риба, изследователите са открили три ключови молекулярни механизма, свързани с устойчивостта ѝ към екстремна радиация. Смята се, че тези механизми задействат процеси на защита от свободните радикали и ускорено възстановяване на ДНК, което вероятно обяснява забележителната им способност за еволюционна адаптация. Тихите риби, известни още като водни мечки, са малки екдизозои (микроскопични безгръбначни) с близо 1500 вида и са известни със своята устойчивост на екстремни условия на околната среда. Открити за първи път през 1773 г., те могат да живеят до 60 години при оптимални условия и до 30 години без храна и вода. Те издържат на широк диапазон от температури - от -272°C до 150°C, а при -20°C могат да оцелеят няколко десетилетия. Поради това те могат да бъдат открити в толкова екстремни и разнообразни среди като Антарктида и Марианската падина (където налягането достига 1200 атмосфери). Експерименти показват, че те могат да оцелеят и във вакуума на космоса и да издържат на йонизиращо гама лъчение до 5000 грама, което е 1000 пъти повече от смъртоносната доза за човека. От десетилетия учените се опитват да разгадаят биологичните механизми, които стоят в основата на тази устойчивост към екстремни условия. Въпреки това механизмите, отговорни за радиационната устойчивост, остават до голяма степен неизвестни. Изследователи от университета в Циндао, Китай, хвърлят нова светлина върху механизмите на радиационната устойчивост чрез подробни молекулярни анализи на H. henanensis, наскоро открит вид. „Толерантността към екстремни условия на околната среда на екстремофили, каквито са мълчаливите червеи, е съкровищница на неизследвани молекулярни механизми на стресоустойчивост“, пишат авторите на изследването, публикувано в списание Science. Три ключови молекулярни механизма Екипът провежда мултиномичен анализ, за да идентифицира молекулярните механизми, участващи в радиоустойчивостта при H. henenesis. Мултиомиката е сравнително нова дисциплина, която включва геномика (анализ на всички гени), транскриптомика (анализ на всички РНК) и протеомика (анализ на всички протеини). „Стратегията за анализ на мултиомични данни има голям потенциал за изясняване на механизмите на резистентност на тичинковите бактерии към екстремни условия на околната среда“, обясняват изследователите. Тези анализи позволиха да се направи подробна оценка на промените в молекулярния профил на животните след излагане на тежка йонна радиация. Изследователите установяват, че 285 гена, свързани със стреса, са били регулирани след облъчването. Задълбочените анализи разкриват три молекулярни механизма, които изглежда са пряко свързани с радиоустойчивостта. Първият е свързан с бактериалния ген DOPA диоксигеназа 1 (DODA1), за чието активиране се смята, че повишава радиоустойчивостта чрез биосинтеза на беталаин - пигмент с мощни антисвободни радикални свойства, често срещан в растенията, някои гъби и бактерии.
Вторият механизъм, потенциално свързан с радиоустойчивостта при H. henensis, включва TRID1 - протеин, специфичен за тихата муха, който ускорява възстановяването на ДНК в случай на увреждане. Третата група включва гени, които не са специфични за тихите мухи и участват в митохондриалния енергиен метаболизъм, а именно BCS1 и NDUFB8. Тези гени изглежда са се появили постепенно по време на еволюцията на тичинковите риби. Тяхната експресия се повишава драстично в отговор на излагане на радиация, което води до регенериране на NAD+ (от съществено значение за митохондриалната функция) и поправяне на увреждания на ДНК. Въпреки че някои от тези процеси са били изучавани и преди, изследването им при H. henensis подобрява разбирането ни за оцеляването на биологичните клетки при екстремни условия. То би могло също така да проправи пътя за потенциални приложения в здравеопазването, като например защита на астронавтите по време на продължителни космически полети. „Функционалните изследвания на тези механизми на радиоустойчивост ще разширят още повече разбирането ни за оцеляването на клетките при екстремни условия и могат да вдъхновят насърчаването на човешкото здраве и борбата с болестите“, казват експертите. Следващият етап от изследването ще бъде да се установи дали тези механизми за защита от радиация присъстват при всички видове тихи птици.
Comments